CC BY
4
6
МАТЕРИАЛЫ V НАЦИОНАЛЬНОГО КОНГРЕССА ПО РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ
SYNTHETIC OLIGOPEPTIDE-MODIFIED
BIOMATERIALS
M. Zoughaib, T.I. Abdullin
Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan, Russia
e-mail: mohamadzougheib@gmail.com
Keywords: hydrogel biomaterials, synthetic oligopeptides,
tissue engineering, drug delivery.
Biomaterials composed of natural or synthetic components have gained much attention owing to their important roles and promises in the field of tissue engineering and regenerative medicine. Modification of biocompatible materials with active components is commonly required to confer sufficient regenerative properties related to the induction of specific cell responses and boosting tissue growth. Recombinant proteins and growth factors with pleiotropic activities are one of the most effective biolog-ics to activate biomaterials. However, they feature major limitations due to their high cost, potential immunogenicity and low stability. A promising strategy to overcome these limitations is based on the use of oligopeptide sequences, which resemble structure and activity of functional sites of full-length proteins. Such oligopeptides can be produced with high purity by solid-phase synthesis technique, which also provides convenient methods for modification of the peptide sequences in order to improve their properties and facilitate their combination with biomaterials.
In this presentation, we give an overview of synthetic oli-gopeptides as a powerful multifunctional component to develop improved biomaterials both for tissue engineering and drug delivery applications. The specific design of oligopeptides and biomaterials is considered to perform their controllable combination and provide availability of immobilized peptides for biointeractions.
In particular, we have demonstrated that the activation of macroporous hydrogels (cryogels) with compositions of ECM-derived oligopeptides can effectively regulate cell behavior in the materials. To reveal peptide activities, pHEMA/ PEG/p-cyclodextrin synthetic composite cryogel was developed and in situ modified with adamantylated RGD and GHK peptides via host-guest interactions. The resulting biomaterial was proven as an informative ECM model to study specific in vitro effects of multiple peptide factors in 3D environment. The synergistic effect of RGD and GHK peptides on proliferative activity of different mammalian cells was established [1]. Furthermore, co-modification of the cryogels with RGD, GHK, and copper (II), enhanced the angiogenic effects, proliferation, differentiation, and the production of pro-angiogenic cytokines and growth factors in primary endothelial cells (HUvECs) [2]. As shown recently, RGD and GHK peptides when immobilized on the liposomal surface have the joint potential in enhancing intracellular drug delivery [3]. Our results suggest an effective methodology for the development of advanced synthetic oligopeptide based soft biomaterials. The study was supported by the Russian Science Foundation, project No. 22-74-00082 and by the subsidy allocated to Kazan Federal University for the state assignment in the sphere of scientific activities (project FZSM-2022-0020).
References:
1. Luong T.D., Zoughaib M., Garifullin R., et al. ACS Appl. Bio Mater.
2020. V. 3. P. 1116
2. Zoughaib M., Luong D., Garifullin R., et al. Mater. Sci. Eng. C.
2021. V. 120. P. 111660
3. Zoughaib M., Pavlov R., Gaynanova G. et al. Materials Advances.
2021. V. 2. P. 7715.
УЧАСТИЕ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ NRF2, HIF, CAR И PXR В РЕГУЛЯЦИИ Р-ГЛИКОПРОТЕИНА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА НА КЛЕТКАХ ЛИНИИ САСО-2
Ю.В. Абаленихина, А.В. Щулькин, П.Д. Ерохина, П.Ю. Мыльников, Е.Н. Якушева
ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, Рязань, Россия
e-mail: abalenihina88@mail.ru
Ключевые слова: Р-гликопротеин, окислительный стресс, вестерн-блот, клетки линии Сасо-2, Nrf2, HIF-1a, CAR, PXR.
Р-гликопротеин (Pgp, АВСВ1) — АТФ-зависимый белок-транспортер, участвующий в транспорте эндогенных и экзогенных веществ. Известно, что активность и экспрессия Pgp может изменяться под воздействием ряда веществ и факторов. Настоящее исследование посвящено изучению механизмов регуляции Pgp при развитии окислительного стресса (ОС).
Работа выполнена на линии клеток аденокарциномы ободочной кишки человека (Caco-2) (ЦКП «Коллекция культур клеток позвоночных», Санкт-Петербург, Россия). В ходе эксперимента были смоделированы — экзогенный (добавление пероксида водорода в концентрациях 0,1-100 мкМ, 72 ч) и эндогенный ОС (D,L-бутионинсульфоксимин в концентрациях 1-500 мкМ, 24 ч). Оценку роли транскрипционных факторов проводили с применением соответствующих ингибиторов: для Nrf2 — AEM1 («Sigma Aldrich», Германия) в концентрации 5 мкМ [1]; HIF1 — KC7F2 («Sigma-Aldrich», Германия) в концентрации 7,5 мкМ [2]; CAR — CINPA 1 («Tocris», Великобритания) в концентрации 10 мкМ [3]; PXR — кетоконазол, 10 мкМ («Sigma Aldrich», Германия) [4]. Гиперпродукцию АФК под действием используемых про-оксидантов подтверждали с помощью флуоресцентных зондов MitoTracker Red CM-H2 XRos («Invitrogen», США). Определение относительного количества Pgp в клетках линии Сасо-2 проводили методом вестерн-блот. Полученные результаты анализировали с помощью программного обеспечения GraphPad Prism 8.
Экспозиция клеток линии Сасо-2 с H2O2 приводила к генерации АФК через 3 ч, а при воздействии БСО — 24 ч. Развитие экзогенного и эндогенного ОС приводит к увеличению относительного количества Pgp. С помощью применения специфических ингибиторов установлено, что при повышении количества Pgp в условиях моделирования экзогенного ОС пероксидом водорода, вероятно, первостепенная роль принадлежит сигнальному пути Nrf2-keap1, который принимает участие в регуляции белка-транспортера при длительности воздействия 24 и 72 ч. Транскрипционный фактор HIF1 участвует в регуляции Pgp при воздействии H2O2 в течение 24 ч, а транскрипционный фактор CAR — при длительности инкубации 72 ч. PXR, видимо, не вносит существенный вклад в регуляцию белка-транспортера при данной модели. В условиях моделирования эндогенного ОС все протестированные транскрипционные факторы и сигнальные пути участвуют в индукции Pgp. Скорее всего, это связано с бимодальным влиянием БСО на Pgp: с одной стороны он вызывает развитие ОС, с другой стороны, являясь ксенобиотиком, может стимулировать PXR и CAR, которые, в свою очередь, повышают экспрессию Pgp.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации МК-1856.2020.7.
Гены & Клетки XVII, №3, 2022
